專利名稱：激光調(diào)整與轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種使用激光的儀器中的一種調(diào)整與轉(zhuǎn)換裝置，特別是指轉(zhuǎn)換波長和調(diào)整光密度及脈沖時間的裝置。
在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，特別是檢測和要求有選擇性的波長的情況下，對激光的波長、光密度和脈沖時間有特定的要求。例如人體皮膚的主要成分為水、膠原纖維、黑色素細(xì)胞、血管等。光作用在上述物質(zhì)上主要表現(xiàn)為光的熱作用，即利用皮膚組織中水分子對該波長激光能量的吸收，使激光照射部位的溫度急劇升高而產(chǎn)生氣化，從而達(dá)到對皮膚病變組織的消除作用，但這種熱效應(yīng)對正常組織均造成損傷。有選擇性激光診斷和治療是利用生物組織體當(dāng)中各種病變組織對光的吸收特性，選擇病變組織吸收最強(qiáng)的激光波長，并縮短激光與組織的作用時間來控制激光脈沖可能對生物組織造成的熱損傷。由于對產(chǎn)生激光的工作物質(zhì)的特殊物理要求，并非所有波長都可以找到相應(yīng)的工作物質(zhì)來產(chǎn)生該波長相同的激光，考慮到前述的特殊要求，能制造出可產(chǎn)生多種不同波長激光，可以根據(jù)病例的具體特征來選擇合適波長的激光系統(tǒng)，這對現(xiàn)代的激光技術(shù)來說是一種挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的激光裝置往往只能產(chǎn)生單一的激光波長，由于激光設(shè)備的昂貴，一般情況下不可能裝置多種不同的激光發(fā)生裝置。
本實用新型的發(fā)明目的是公開一種光轉(zhuǎn)換效率高，可進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換的激光裝置。
實現(xiàn)本實用新型的技術(shù)方案如下，包括NaYAG激光頭部分和波長轉(zhuǎn)換器，激光頭和波長轉(zhuǎn)換器之間設(shè)有三個1064nm，532nm45°雙色全反鏡；上述的NaYAG激光頭部分按光路順序包括振蕩級、雙預(yù)放器、主放大級、二次諧波發(fā)生器件，光線再進(jìn)入縮束鏡，其后光線再進(jìn)入1064nm、532nm雙色全反鏡21。
本實用新型總體結(jié)構(gòu)簡單，克服了現(xiàn)有技術(shù)的激光產(chǎn)生裝置不可轉(zhuǎn)換波長，只能給出單一波長的缺陷，現(xiàn)有的能量轉(zhuǎn)換效率較低，利用本實用新型可大幅度提高轉(zhuǎn)換效率，本實用新型可使用在多種領(lǐng)域。
以下結(jié)合附圖
詳細(xì)給出本實用新型的實施例。
附圖為實用新型的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
請參見附圖。本實用新型的實施例如下包括NaYAG激光頭部分，其按光路順序包括振蕩級、雙預(yù)放器、主放大級、二次諧波發(fā)生器件，振蕩級按光路順序為φ30的1064nm全反射膜片1，其曲率半徑為1米，KDP調(diào)Q晶體2、布儒斯特角片3、可變孔徑小孔光闌4、φ5×80mm的NaYAG棒5，φ30的1064nm反射率是50％的輸出膜片6，在KDP調(diào)晶體2一側(cè)設(shè)有調(diào)Q線路板26，φ5×80mm的NaYAG棒5對應(yīng)設(shè)有脈沖氙燈25，部件1、2、3、4、5、6構(gòu)成振蕩級的諧振腔，布儒斯特角片3在激光振蕩時，起到起偏的作用，使得激光振蕩為偏振光，則腔內(nèi)振蕩的激光為水平偏振光，可變孔徑小孔光闌4的作用是使腔內(nèi)振蕩的激光為單橫模。在振蕩級，由于調(diào)Q晶體2與布儒斯特角片3的共同作用，使得在振蕩級NaYAG棒上的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)有一個很大的積累，然后在某個適當(dāng)?shù)臅r刻，調(diào)Q線路板26上的冷陰板閘流管導(dǎo)通，激光諧振腔迅速起振，形成激光巨脈沖輸出。所述的雙預(yù)放級按光路順序為1064nm45°全反鏡7和8，φ6×100mm的NaYAG棒9和10，1064nm45°全反鏡11和12，φ6×100mm的NaYAG棒9和10均分別設(shè)有脈沖氙燈24和23，在雙預(yù)放級，由振蕩級而來的脈沖激光輸出依次經(jīng)過1064nm45°全反鏡7、8、11、12和雙預(yù)放級的兩支NaYAG棒9、10，進(jìn)行二次放大。主放大級按光路順序為φ8×100mm的NaYAG主放大棒13和1064nm45°全反鏡14和15，在主放大級，經(jīng)過預(yù)放大后的脈沖激光再次放大后，進(jìn)入二次諧波發(fā)生器件，二次諧波發(fā)生器件由KDP倍頻晶體16和45°1064nm全反、532nm高透膜片17組成，并配有1064nm/532nm波長選擇器19和光吸收筒18，旋轉(zhuǎn)1064nm/532nm波長選擇器19將KDP倍頻晶體16和45°1064nm全反、532nm高透膜片17旋至主激光光束上。這時，三次放大的波長為1064nm的脈沖激光進(jìn)入KDP晶體倍頻以產(chǎn)生泵浦波長轉(zhuǎn)換器部分的532nm激光脈沖。剩余的1064nm激光由45°1064nm全反、532nm高透膜片14反射全光吸收筒18。旋轉(zhuǎn)1064nm/532nm波長選擇器19將KDP倍頻晶體和45°1064nm全反、532nm高透膜片17旋離主激光光束，進(jìn)入縮束鏡20的即為波長1064nm激光脈沖?？s束鏡用以提高光功率密度，1064nm、532nm雙色全反鏡21用以反射兩種不同波長的激光脈沖進(jìn)入激光轉(zhuǎn)換器。
上述的波長轉(zhuǎn)換器的具體結(jié)構(gòu)按光路順序為輸入鏡27，其要求532納米透率是99％，950納米——1200納米反射率是98％，非線性光學(xué)材料LiNbO3晶體28，其切割角＝0°，參量放大面為X-Z面，通光尺過為4mm×4mm，通光長度為8mm，采用I類相位匹配，950納米——1200納米反射率是50％的輸出鏡29，1170納米全透976納米全反的雙色鏡30，KDP倍頻晶體31，KDP三次差頻晶體32，976納米全反390全透的雙色鏡33，KDP三次差頻晶體34，500納米——700納米全透膜片41。在雙色鏡30的反射光路上設(shè)有可變光學(xué)延時器，該可變光學(xué)延時器按光路順序包括三塊ZF5棱鏡35、36、37，可變光學(xué)延時器一側(cè)設(shè)有光學(xué)延時調(diào)節(jié)器39，其與激光頭部分的1064納米/532納米波長選擇器19結(jié)構(gòu)相同，在棱鏡37的光路上分別設(shè)有光吸收筒38和585納米/650納米波長選擇器40，在雙色鏡33和棱鏡37之間的光路上高能976納米四分之一波片42。
在激光頭和波長轉(zhuǎn)換器之間設(shè)有三個1064nm、532nm45°雙色全反鏡44、45和46。
上述的KDP倍頻晶體31、32和34通光直徑是70mm，通光長度是12mm，拋光平面度對應(yīng)波長0.5μm是λ/4，劈度是7arcsec，采用II類相位匹配，入射光1064納米偏振方向與倍頻晶體O光方向夾角為35°。KDP倍頻晶體31、32和34吸收系數(shù)對應(yīng)波1μm為5％/cm，對應(yīng)其二次諧波和三次諧波＜0.5％/cm。
通過上述設(shè)計，KDP晶體倍頻效率可以達(dá)到80％，這樣，1064納米經(jīng)KDP倍頻產(chǎn)生的532納米鉛直偏振激光脈沖能量在0毫焦——1440毫焦范圍內(nèi)可調(diào)?？s束鏡20提高532納米激光功率密度后，即可泵浦波長轉(zhuǎn)換器，用以產(chǎn)生585納米和650納米的激光脈沖輸出。
本實用新型可以通過固體激光頻率轉(zhuǎn)換獲得532納米，585納米及650納米三種不同波長的脈沖激光輸出。KDP晶體倍頻效率可以達(dá)到80％，三次諧波效率可達(dá)到80％，通過LiNbO3晶體產(chǎn)生波長為1170納米的空閑光和波長為976納米的信號光，能量分別在0毫焦——250毫焦之間可調(diào)?？勺児鈱W(xué)延時器35、36和37利用ZF5棱鏡在空間位置上的變化調(diào)整976納米激光脈沖光程，使其與1170納米激光脈沖的三次諧波390納米激光脈沖在KDP晶體34中更有效地匹配進(jìn)行差頻，差頻能量轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到22％。
本實用新型利用調(diào)Q技術(shù)縮短脈沖時間，以減少熱損傷。
本實用新型可以應(yīng)用在多領(lǐng)域的多種儀器上，例如可以應(yīng)用在激光顯微鏡、激光醫(yī)學(xué)檢測儀器等。
權(quán)利要求1.一種激光調(diào)整與轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于包括NaYAG激光頭部分和波長轉(zhuǎn)換器，激光頭和波長轉(zhuǎn)換器之間設(shè)有三個1064nm、532nm45°雙色全反鏡；上述的NaYAG激光頭部分按光路順序包括振蕩級、雙預(yù)放器、主放大級、二次諧波發(fā)生器件，光線再進(jìn)入縮束鏡(20)，其后光線再進(jìn)入1064nm、532nm雙色全反鏡(21)。
2.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于振蕩級按光路順序為φ30的1064nm全反射膜片(1)，KDP調(diào)Q晶體(2)、布儒斯特角片(3)、可變孔徑小孔光闌(4)、φ5×80mm的NaYAG棒(5)、φ30的1064nm反射率是50％的輸出膜片(6)，在KDP調(diào)晶體(2)一側(cè)設(shè)有調(diào)Q線路板(26)，φ5×80mm的NaYAG棒(5)對應(yīng)設(shè)有脈沖氙燈(25)。
3.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于雙預(yù)放級按光路順序為1064nm45°全反鏡(7)和(8)、φ6×100mm的NaYAG棒(9)和(10)、1064nm45°全反鏡(11)和(12)，φ6×100mm的NaYAG棒(9)和(10)均分別設(shè)有脈沖氙燈(24)和(23)。
4.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于主放大級按光路順序為φ8×100mm的NaYAG主放大棒(13)和1064nm45°全反鏡(14)、(15) 。
5.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于二次諧波發(fā)生器件由KDP倍頻晶體(16)和45°1064nm全反、532nm高透膜片17組成，并配有1064nm/532nm波長選擇器(19)和光吸收筒(18)。
6.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于波長轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)按光路順序設(shè)置為輸入鏡(27)，非線性光學(xué)材料LiNbO3晶體(28)，950納米——1200納米反射率是50％的輸出鏡(29)，1170納米全透976納米全反的雙色鏡30，KDP倍頻晶體31，KDP三次諧波晶體(32)，976納米全反的雙色鏡390納米全透的雙色鏡33，KDP差頻晶體(34)，500納米——700納米全透膜片(41)；在雙色鏡(30)的反射光路上設(shè)有可變光學(xué)延時器，可變光學(xué)延時器一側(cè)設(shè)有光學(xué)延時調(diào)節(jié)器(39)，可變光學(xué)延時器按光路順序包括三塊ZF5棱鏡(35)、(36)和(37)，在棱鏡(37)的光路上分別設(shè)有光吸收筒(38)和585納米/650納米波長選擇器(40)，在雙色鏡(33)和棱鏡(37)之間的光路上設(shè)有976納米四分之一波片(42)。
7.按權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于KDP倍頻晶體(31)、(32)和(34)通光直徑是70mm，通光長度是12mm，拋光平面度對應(yīng)波長0.5μm是λ/4，劈度是7arcsec，采用II類匹配，入射光1064納米偏振方向與倍頻晶體O光方向夾角為35°。
8.按權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于KDP倍頻晶體(31)、(32)和(34)吸收系數(shù)對應(yīng)波1μm為5％/cm，對應(yīng)其二次諧波和三次諧波＜0.5％/cm。
專利摘要一種激光調(diào)整與轉(zhuǎn)換裝置,包括Na:YAG激光頭部分和波長轉(zhuǎn)換器,激光頭和波長轉(zhuǎn)換器之間設(shè)有三個1064nm、532nm45°雙色全反鏡,激光頭部分按光路順序包括振蕩級、雙預(yù)放器、主放大級、二次諧波發(fā)生器件,縮束鏡(20)和1064nm、532nm雙色全反鏡(21)。本實用新型簡單、可大幅度提高能量轉(zhuǎn)換效率,給出多種波長,可廣泛用于多領(lǐng)域的激光設(shè)備,如激光顯微鏡、激光醫(yī)學(xué)檢測儀器等。
文檔編號H01S3/10GK2379950SQ9921668
公開日2000年5月24日 申請日期1999年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月15日
發(fā)明者趙珂 申請人:趙珂